Aluminium des séries 1xxx, 3xxx et 5xxx : ce que les numéros signifient pour les acheteurs de bobines.

Que signifie réellement le premier chiffre d'un numéro d'alliage ?

Il identifie l'élément d'alliage principal, sauf pour la série 1xxx, où il désigne à la place la pureté minimale de l'aluminium. Les alliages d'aluminium corroyés utilisent un numéro à quatre chiffres tenu par l'Aluminum Association, publié intégralement dans ses Teal Sheets. Un 3003 ou un 5052 est tenu aux mêmes limites de composition enregistrées quelle que soit la laminerie qui l'a laminé, même si l'état métallurgique, l'épaisseur et la finition varient encore selon le fournisseur et la commande.

Les séries qui comptent pour le revêtement de bobine, 1xxx, 3xxx et 5xxx, sont toutes non trempantes : leur résistance provient du laminage et de l'état métallurgique, et non d'un cycle de traitement thermique par durcissement structural. Comme cet état métallurgique n'est jamais établi par une réaction de traitement thermique, il est généralement moins sensible au cycle de cuisson court d'une ligne de revêtement de bobine que ne l'est l'état métallurgique d'un alliage trempant, même si l'effet réel dépend encore de l'alliage, de l'état métallurgique, de la température maximale du métal et du temps de maintien.

Qu'est-ce que l'aluminium 1xxx, et quand est-ce le bon choix ?

Les alliages 1xxx contiennent au moins 99% d'aluminium, avec seulement des ajouts à l'état de traces. Cette pureté procure une excellente résistance à la corrosion, une grande formabilité, ainsi qu'une bonne conductivité électrique et thermique, au prix d'être la série la moins résistante d'usage courant.

La bobine 1xxx est spécifiée pour les applications qui privilégient la finition et le comportement à la corrosion de l'aluminium quasi pur plutôt que la performance mécanique, et non pour la résistance.

Qu'est-ce que l'aluminium 3xxx, et pourquoi est-ce le choix par défaut pour la bobine ?

L'ajout de manganèse comme élément d'alliage principal produit la série 3xxx : une résistance nettement meilleure que celle de la série 1xxx, tout en conservant une bonne formabilité et la résistance à la corrosion pour laquelle la famille non trempante est connue.

Le 3003 et le 3105 en sont les exemples courants, utilisés dans le bardage, la fabrication générale et le revêtement de bobine. Si quelqu'un parle d'« aluminium série 3000 » sans nommer d'alliage précis, il décrit presque toujours ce compromis polyvalent entre la pureté de la série 1xxx et la résistance supérieure de la série 5xxx.

Qu'est-ce que l'aluminium 5xxx, et quand en a-t-on besoin plutôt que du 3xxx ?

Le magnésium comme ajout principal produit la série 5xxx, généralement la plage de résistance la plus élevée parmi les alliages de bobine non trempants, avec une résistance à la corrosion bien reconnue en milieu marin et humide. Recourez-y lorsqu'un projet exige plus de résistance mécanique ou de résistance aux environnements agressifs que ne l'offre le 3xxx.

Le 5052 est un alliage couramment spécifié dans cette série. Voir 5052 contre 6061 pour savoir comment la série 5xxx se compare à l'alternative trempante que certaines spécifications retiennent par habitude.

Une réserve propre aux nuances 5xxx à plus forte teneur en magnésium : des alliages tels que le 5083 et le 5456, à environ 4 à 5.5% de magnésium, sont documentés comme plus sensibles à la corrosion intergranulaire et à la corrosion feuilletante après une exposition prolongée au-dessus d'environ 65°C, le magnésium précipitant aux joints de grains sous ce type d'exposition prolongée en service. Les spécifications marines et structurelles pour ces alliages exigent souvent des états métallurgiques stabilisés tels que H116 ou H321. Il s'agit d'un phénomène différent du cycle de cuisson bref d'une ligne de revêtement de bobine, qui ne s'applique pas de la même façon aux nuances à plus faible teneur en magnésium les plus courantes dans le revêtement de bobine. Le programme 5xxx propre à Orbit comprend les 5005, 5052 et 5754, tous bien en dessous de la plage de teneur en magnésium où cela est un sujet documenté.

Qu'en est-il des séries 2xxx, 6xxx et 7xxx ? Apparaissent-elles dans le revêtement de bobine ?

Rarement, et généralement comme un signe qui mérite une vérification. Les alliages 2xxx utilisent le cuivre comme ajout principal, sont trempants, appréciés pour leur rapport résistance/poids dans l'aéronautique, mais généralement moins résistants à la corrosion que beaucoup d'autres familles d'aluminium sans protection supplémentaire, et donc peu courants en bobine pour l'extérieur.

Les alliages 6xxx, aluminium-magnésium-silicium, sont trempants et dominent les profilés extrudés et les ossatures structurelles, comme détaillé dans 5052 vs 6061. Les alliages 7xxx utilisent le zinc comme principal élément d'addition, sont trempants et figurent parmi les séries d'aluminium de plus haute résistance, là encore surtout dans l'aéronautique et les applications structurelles hautes performances plutôt que pour la bobine revêtue.

Qu'en est-il des séries 4xxx et 8xxx ?

Deux autres séries existent en dehors du revêtement de bobine. Les alliages 4xxx utilisent le silicium comme principal élément d'addition et servent surtout de fil d'apport pour le soudage et le brasage, comme le 4043 et le 4047, plutôt que de tôle ou de bobine. La série 8xxx regroupe des alliages construits autour d'autres éléments, dont le fer, l'étain et le lithium, pour des usages spécialisés tels que la feuille pour batteries, l'emballage, ainsi que les applications aéronautiques et électroniques. Aucune des deux n'apparaît en pratique dans les spécifications de revêtement de bobine.

Le numéro d'alliage suffit-il à lui seul à constituer une spécification complète ?

Non. La série établit la plage générale de résistance et de formabilité disponible ; l'état métallurgique détermine où se situe réellement la bobine que vous recevez à l'intérieur de cette plage. Les alliages non trempants sont fournis dans des états métallurgiques de la série H : le premier chiffre après le H indique le traitement (H1 écroui uniquement, H2 écroui puis partiellement recuit, H3 écroui puis stabilisé, propre aux alliages contenant du magnésium comme les 5xxx), et le second chiffre, de 1 à 9, indique le degré d'écrouissage, de souple et formable à plus dur et moins tolérant aux pliages serrés.

Une spécification qui ne nomme que l'alliage à quatre chiffres et laisse l'état métallurgique non précisé est incomplète : deux bobines du même alliage dans des états métallurgiques différents peuvent se comporter très différemment sur une ligne de formage. Nous abordons ce sujet dans notre guide de l'alliage et de l'état métallurgique pour le revêtement de bobine.

Pourquoi une spécification présente-t-elle parfois un tiret après le numéro d'alliage ?

Parce qu'elle combine deux informations : la série d'alliage avant le tiret, et l'état métallurgique après. Une spécification qui indique « 5052-H32 » ou « 3003-O » nomme, en une seule chaîne, ce dont le métal est fait et l'état dans lequel il a été laissé après laminage.

Confondre les deux, ou omettre la partie état métallurgique en reprenant une spécification d'une commande à l'autre, est une façon courante d'aboutir à une commande de bobine qui ne correspond pas à ce dont le projet avait besoin.

Que faire d'un plan qui n'indique que « aluminium » ?

Considérez la série comme un point de départ. Demandez ce que la pièce doit faire : tenir une forme sous charge, se former serré sans fissurer, ou résister à un environnement précis, et la bonne série devient généralement évidente.

Le programme de laminage d'Orbit couvre les familles 1xxx, 3xxx et 5xxx, en bobine laminée de 0.20 à 2.00 mm d'épaisseur et jusqu'à 1650 mm de largeur, en bobines allant jusqu'à 10 tonnes. La bobine revêtue atteint jusqu'à 1.60 mm d'épaisseur et jusqu'à 1350 mm de largeur. Nous confirmons la série et l'état métallurgique par rapport à votre spécification plutôt que d'utiliser par défaut un seul alliage pour tous les travaux.

Comment les séries se comparent-elles en un coup d'œil ?

Questions fréquentes

Références

• Aluminum Association, Teal Sheets : liste des alliages enregistrés et limites de composition de chaque série corroyée.
• 5083 aluminum alloy : composition et note sur la température de service de 65°C à l'appui de la réserve sur les 5xxx formulée ci-dessus.
• 5456 aluminum alloy : composition et sensibilité à la corrosion par exfoliation pour la même réserve.